EP3895520A1 - Verfahren, steuereinrichtung und verdichtungsfahrzeug zur verdichtung von erntegut in einem silo - Google Patents

Verfahren, steuereinrichtung und verdichtungsfahrzeug zur verdichtung von erntegut in einem silo Download PDF

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Publication number
EP3895520A1
EP3895520A1 EP21160760.1A EP21160760A EP3895520A1 EP 3895520 A1 EP3895520 A1 EP 3895520A1 EP 21160760 A EP21160760 A EP 21160760A EP 3895520 A1 EP3895520 A1 EP 3895520A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
compaction
silage
vehicle
silo
control device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21160760.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Norbert Fritz
Stefan Brocke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deere and Co
Original Assignee
Deere and Co
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Filing date
Publication date
Application filed by Deere and Co filed Critical Deere and Co
Publication of EP3895520A1 publication Critical patent/EP3895520A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01F—PROCESSING OF HARVESTED PRODUCE; HAY OR STRAW PRESSES; DEVICES FOR STORING AGRICULTURAL OR HORTICULTURAL PRODUCE
    • A01F25/00—Storing agricultural or horticultural produce; Hanging-up harvested fruit
    • A01F25/16—Arrangements in forage silos
    • A01F25/18—Loading or distributing arrangements
    • A01F25/183—Loading arrangements
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01B—SOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B69/00—Steering of agricultural machines or implements; Guiding agricultural machines or implements on a desired track
    • A01B69/003—Steering or guiding of machines or implements pushed or pulled by or mounted on agricultural vehicles such as tractors, e.g. by lateral shifting of the towing connection
    • A01B69/004—Steering or guiding of machines or implements pushed or pulled by or mounted on agricultural vehicles such as tractors, e.g. by lateral shifting of the towing connection automatic
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
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    • A01F25/16—Arrangements in forage silos
    • A01F25/166—Arrangements in forage silos in trench silos
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    • A01F25/16—Arrangements in forage silos
    • A01F25/18—Loading or distributing arrangements
    • A01F25/186—Distributing arrangements

Definitions

  • the invention relates to a method for compressing crop in a silo, as well as an electronic control unit for controlling a compaction vehicle and a compaction vehicle equipped therewith.
  • Silage is a type of feed made from green-leaved plants, which are stored in a silo and stabilized by acidification. The acidification takes place by means of fermentation. The finished silage can be fed to cows, sheep and other ruminants. The storage and fermentation process is called ensiling and is carried out using complete grass plants (not just the fruit stands) such as maize, sorghum or other cereals.
  • silo bunkers are used for unloading the silage, which comprise a floor and side walls made of concrete or other materials (e.g. railway sleepers).
  • compression and sealing take place with a tarpaulin, which is fixed by tires.
  • silage additives which contain special microorganisms in order to accelerate fermentation or to improve the silage.
  • Silage additives can contain one or more strains of lactic acid bacteria, usually Lactobacillus plantarum. Other bacteria used include the Lactobacillus buchneri, Enterococcus faecium, and Pediococcus cultivars.
  • the silage stored and covered in the silo is therefore subjected to anaerobic fermentation, which begins around 48 hours after the silo has been filled, and converts the sugar contained in the plants into acid. Fermentation is essentially over after about 2 weeks. Before the anaerobic fermentation begins, there is an aerobic phase in which the oxygen contained in the silage is used up. The packing density of the forage determines the quality of the silage obtained, as it influences the chemical reactions occurring in the silo via the atmospheric oxygen content.
  • the supply of oxygen is limited and the resulting acid-based fermentation causes the carbohydrates present to be broken down into acetic, butters and lactic acids.
  • Such a silage product is called acidic silage.
  • the forage is not compacted well or is loosely deposited, or if the silo is filled gradually, the oxidation will be faster and the temperature will rise. In these cases, the penetrating oxygen in the air can lead to the production of ammonia or butyric acid and, in the worst case, the silage can poison and no longer be used as animal feed.
  • EP 3 403 488 A1 describes an automatic compaction of silage.
  • a degree of compaction to be achieved is determined as a function of a parameter of the work machine used for compaction, a parameter of the crop and the number of compaction cycles carried out and the number of compaction cycles still to be carried out is determined based on this.
  • This procedure can also be site-specific, ie based on individually defined surface segments of the surface to be compacted. A certain surface segment is therefore no longer compacted when the intended compaction has been achieved, in that a different path is then followed.
  • the compaction vehicle is moved over the silage at a constant speed (apart from changes in the direction of movement) and with a constant compaction effect (pressure force).
  • the compaction time ie the number of processes in which the compaction vehicle is moved over the silage, is varied, which in EP 3 403 488 A1 different paths can also be selected for different tracks, depending on the compression achieved.
  • silage piles are not homogeneous over their entire area, neither in terms of height (it is usually greatest in the middle) nor in terms of the properties of the crop.
  • the time-constant compaction effect of the compaction machine used in the prior art thus has the consequence that some areas of the silo are still driven over and compacted, although this would no longer be necessary because other areas still need to be compacted. As a result, more energy and working time is required for compaction than would be required.
  • the present invention has therefore set itself the task of avoiding or at least reducing the disadvantage mentioned.
  • a method for compaction of silage in a silo in which a compaction vehicle under the control of an electronic control device drives over the silage deposited in the silo while exercising a compaction effect along a compaction path, includes that the compaction effect of the compaction vehicle along the compaction path is caused by the action of the control device is varied depending on the location.
  • the compaction effect of the compaction vehicle on its (usually several times - for a number of passes determined in advance or based on the compaction achieved afterwards - traveled) compaction path over the silage is checked depending on the location, for example, depending on the local properties of the silage, in order to achieve the Adapt the compaction effect to the local properties of the silage. In this way the disadvantages mentioned at the beginning are avoided.
  • the speed of the compaction vehicle and / or the pressure exerted on the silage by the compaction vehicle can be varied.
  • the pressure exerted by the compaction vehicle can be varied by adjusting the tire pressure of the compaction vehicle and / or adjusting the contact force of a compaction tool, for example by an actuator for adjusting the position of a lower link or the length of an upper link and / or lower link of a three-point coupling.
  • the compaction effect can be determined based on the properties of the silage. On the basis of the properties of the silage, a density of the silage to be achieved can be determined and used to determine the compaction effect to be used to achieve the density of the silage to be achieved. To determine the compaction effect, one or more of the following properties of the silage can be used: site-specific thickness of the layer of the silage to be compacted, moisture of the silage, type of plants contained in the silage and their cutting length.
  • the achieved compaction of the silage can be recorded and used to control the compaction effect, be it in the sense of ending the compaction when the desired compaction effect is achieved, or to change the compaction effect depending on the compaction achieved.
  • the compression effect is determined in advance and is not checked by measuring the compression achieved. Without feedback by measuring the compaction, the compaction achieved is estimated on the basis of the compaction performance already applied depending on the location and the material present depending on the location (layer thickness, moisture, cutting length).
  • the control unit can control the compaction effect directly and / or via an operator interface.
  • An electronic control device for controlling a compaction vehicle for compaction of silage in a silo which is set up to drive over the silage stored in the silo under the control of the electronic control device while exercising a compaction effect along a compaction path, can be configured to control the compaction effect of the compaction vehicle along the To vary the compression path depending on the location.
  • FIG. 1 shows a silo 10 in the form of a so-called silo bunker.
  • the silo comprises a floor 12 and side walls 14, which are usually all made of concrete.
  • the silo 10 is designed as a driving silo into which shredded green plants are introduced, distributed and compacted, as is known per se in the prior art ( EP 3 403 487 A1 , EP 3 403 488 A1 , the entire disclosure of which is incorporated into the present documents by reference), and is therefore open to the left and right.
  • the green plants can be harvested by means of a harvesting chain 20, which consists of a harvesting vehicle 22 in the form of a forage harvester and a towing vehicle 24 with a trailer 26, as in FIG Figure 2 shown schematically.
  • the harvested crop is delivered directly to the silo 10 by the trailer 26 or is first deposited in its vicinity on a heap and distributed on the silo 10 by a suitable vehicle or other means.
  • FIG. 1 Another embodiment of a harvesting chain, not shown in the drawing, which is particularly suitable for harvesting grass, can comprise an agricultural tractor and a loading wagon pulled by it.
  • the harvested crop is then compacted by a compacting vehicle 28 which is moved along crossing paths 30 over the silo 10.
  • the compaction vehicle 28 has a relatively wide compaction device 36 (see Sect. Figure 2 ) moves, which has a relatively large working width, so that only three crossing paths 30 are shown there. If you do not use a compaction device 36, but if compaction is only carried out by the wheels 40, 42 of the compaction vehicle 28, significantly more travel distances 30 must of course be covered.
  • silage 16 The shredded green plants, referred to below as silage 16, can be used during harvest or during or after storage with a silage additive to improve fermentation.
  • the silage 16 is covered upwards and towards the open sides of the silo 10 with a film in order to shield it from the oxygen in the surrounding air.
  • the compaction vehicle 28 is in the Figure 2 shown in more detail. It consists of an agricultural tractor 32 and a compaction device 36 in the form of a roller attached to its three-point hitch 34.
  • the compaction device 36 could also be omitted or replaced by a ballast weight. In this case, the compaction takes place by the wheels 40, 42 of the compaction vehicle 28.
  • a road roller or any other vehicle for example a snowcat, could also be used as the compaction vehicle.
  • the farm tractor 32 comprises a supporting frame 38 which is supported on steerable front wheels 40 and drivable rear wheels 42 which are in a torque-locking drive connection with the crankshaft of an internal combustion engine 44.
  • An electronic control device 46 (the computing power of which could also be outsourced, be it to a remote, stationary or mobile computer, e.g. the operator, or the cloud) is connected to an operator interface 48, which is assigned to the workstation of an operator in a cabin 50 is.
  • the control device 14 is also connected in a signal-transmitting manner to an automatic steering and speed control device 52, a tire pressure regulator 54 and an actuator 56 (power lift) for adjusting the position of the lower link of the three-point coupling 34 and is configured to control these automatically.
  • the actuator 56 the pressing force of the compacting device 36 can be varied and the latter can be raised.
  • the compaction vehicle 28 When the silage 16 is stored, the compaction vehicle 28 is moved along the crossing paths 30 for the purpose of compacting it, ie moved back and forth parallel to the side walls 14 of the silo 10, a crossing path 30 being traveled until the silage 16 lying on the respective crossing path 30 is sufficient is compacted and then another crossing route 30 traveled. It would also be conceivable to drive through all of the crossing paths 30 one or more times, one after the other, until the desired compression is achieved on one and ultimately all of the crossing paths 30. In particular, if no compaction device 36 is connected to compaction vehicle 28, compaction takes place along further crossing paths 30 than in FIG Figure 1 shown instead.
  • the compaction device 36 does not have to compact uniformly and simultaneously over its entire width, which means that (compared to the in Figure 1 situation shown) additional crossing paths 30 have to be covered in order to achieve the desired compaction effect for the entire silage 16 as a result.
  • a layer of new silage 16 is then applied and compacted again until the silo 10 is filled.
  • a combination of the two approaches is also conceivable.
  • step 102 follows, in which material data is recorded and fed to the electronic control device 46 equipped with a memory and a processor.
  • the material data relate to properties of the silage 16, which can be collected by sensors on board the harvesting vehicle 22.
  • the properties are in particular the humidity (which can be measured, for example, with a near-infrared spectrometer, see Sect. DE 199 22 867 A1 ), a predetermined setpoint or measured actual value of the cutting length and the type of crop entered or automatically recognized by an operator of the harvesting vehicle 22 or the compaction vehicle 28 (e.g.
  • the mass or the volume of a filling of the trailer 26, which can be determined by the harvesting vehicle 22 on the basis of the highly integrated throughput or by the trailer 26 by weighing.
  • the data recorded by the truck 22 can be transmitted to the control device 46 wirelessly (for example via a cellular radio connection) or via a memory assigned to the towing vehicle 24 or trailer 26, for example via near-field communication or an RFID protocol.
  • the control device 46 wirelessly (for example via a cellular radio connection) or via a memory assigned to the towing vehicle 24 or trailer 26, for example via near-field communication or an RFID protocol.
  • Usually average values of moisture and cutting length are used here. If one of the measured values should be subject to an unexpected variation, the usual procedures can be used for correction, for example by ignoring outliers.
  • the material data could possibly also be measured with a corresponding sensor on the compaction vehicle 28, which can be provided there in addition to the sensor 58, or a manual measurement is carried out by an operator with a suitable sensor, the measured value of which is the Control device 46 is supplied.
  • step 104 the control device 46 uses the material data to calculate a density of the silage 16 to be achieved by the compaction vehicle 28 at the end of the compaction process.
  • a so-called dry matter density can be calculated, i.e. the amount of dry matter of the silage 16 (measured in weight or mass units such as N or kg) based on (divided by) the associated volume of the silage 16.
  • step 106 data relating to the tractor 28 are read out from the memory of the control device 46. These data relate to physical properties of the compaction vehicle 28, designed as a farm tractor 32, such as mass, tire size and the pressure range in the tires of the front and rear wheels 40, 42 that can be set by the tire pressure regulator 54, and - if a compaction device 36 is present - data of the compaction device ( Mass and dimensions).
  • step 110 the thickness (vertical dimension) of the layer of silage 16 to be compacted is evaluated. For this purpose, it is possible to fall back on data that were obtained during the distribution of the silage 16 in the silo 10, that is to say on setting or measurement data of a distribution machine that has distributed the silage 16, e.g. with regard to the height of a sliding plate with which the silage 16 is moved over the Silo is pushed and distributed.
  • the thickness of the layer of silage 16 to be compacted can be measured by a suitable sensor 58 of compacting vehicle 28, which works with radar waves, for example.
  • the sensor 58 can Detect the thickness of the layer. As an alternative or in addition, this sensor 58 can also detect the density of the silage 16.
  • the sensor 58 can, as in the Figure 2 shown may be mounted on the front of the compaction vehicle 28, or any other location, or on another vehicle, or be hand-held to sense the thickness and / or density of the layer being measured. These data are recorded in a location-specific manner, for which purpose a satellite-supported position determination system 60 can be used.
  • the layer thickness could be recorded with a stereo camera fastened to the compaction vehicle 28, and / or several stationary cameras could also view the silo, with the camera continuously (also during Compacting) the height of the surface is scanned relative to fixed points, then scanned again when distributing and the difference is formed. It would also be possible to measure the layer thickness with a position determination system such as GPS, which also detects the height of the compactor 28 in order to measure the thickness of the silage layer in conjunction with the detected height of a sliding plate or the like used when distributing the silage 16.
  • a position determination system such as GPS, which also detects the height of the compactor 28 in order to measure the thickness of the silage layer in conjunction with the detected height of a sliding plate or the like used when distributing the silage 16.
  • step 108 The results of steps 104, 106 and 110 are processed in step 108 in order to determine a suitable tire pressure for the front and rear wheels 40, 42 for the compaction of the crop to be achieved and / or, if a compaction device 36 is present, this is done by Operator input in the operator interface 48 or an automatic recognition of the compaction device 36, whether by a camera or an electronic identification of the compaction device 36, e.g. via a bus system or a wireless transmission (e.g. RFID or similar) can be recognized - an appropriate pressure force for the compaction device 36, which is used to set the actuator 56.
  • the actuator 56 would have to be designed to be double-acting in order to enable the lower links to be pulled down.
  • the upper link of the three-point coupling could be designed as an actuator 56 in order to be able to press the compacting device 36 down with the upper link.
  • the rear wheels 42 would thereby be relieved and the contact pressure of the compacting device 36 would be increased if the upper link is lengthened by the actuator 56.
  • the tire pressure is determined primarily for the case that no compaction device 36 should be available, i.e. the compaction of the silage 16 is only carried out by the front and rear wheels 40, 42.
  • step 108 it is possible, in particular, on the basis of the dry matter density to be achieved (step 104) and the maximum value of the thickness of the respective layer to be compacted detected in step 110 to determine which pressure is at least to be applied. If it can be seen from the data of the compaction vehicle 28 that this pressure cannot be achieved, a warning can be given to the operator via the operator interface 48. In this case, a ballasting suggestion could also be given to the operator of the compaction vehicle 28 (see Sect. EP 3 384 746 A1 , the complete disclosure of which is incorporated into the present documents by reference) so that a suitable ballast weight can be attached to a rear and / or front interface of the tractor 32.
  • a compaction effect to be achieved is calculated in step 112 as a function of the location on the silo 10. This depends, among other things, on the local thickness of the layer to be compacted (known from step 110) and on the density to be achieved (known from step 104) and possibly on the measured density of the layer to be compacted. It is thus established in step 112 to what extent (i.e. with what compaction effect) the silage 16 is to be compacted in a location-specific manner, i.e. what pressure is to be exerted on the different parts of the silo 10 and for how long.
  • step 112 it can also be taken into account how thick the older, already compacted layer lying under the layer of silage 16 to be compacted is and to what extent this was compacted.
  • the horizontal resolution of the compaction effect calculated in step 112 can be adapted to the size of the means used to compact the silage 16 and is thus greater when compaction is carried out only by the front and rear wheels 40, 42 than when compaction is performed by the compaction tool 36 the compaction effect is determined with suitable horizontal resolution in the forward and transverse directions along the compaction paths 30, which can be planned in advance in a manner known per se with known dimensions of the compaction vehicle 28 or compaction device 36 and the silo 10.
  • the dimensions of the silo 10 and its position can be entered manually, read out from a map or determined by driving over it with simultaneous position detection.
  • step 112 it can be taken into account which shape the silage 16 should ultimately have, i.e. which inclination the end regions of the silage 16 in the silo 10 and their center should have in the transverse and / or longitudinal direction.
  • These values can initially be entered via the operator interface 48. These values can also be taken into account during the distribution of the silage 16 and transmitted electronically from the distribution vehicle to the compaction vehicle 28.
  • the control device 46 uses the location-specific compaction effect calculated in step 112 to create a map in which the location-specific speed v of the compaction vehicle 28 is entered for the silo 10.
  • speed limits that are fixedly predetermined or that can be set by the operator via the operator interface 48 are taken into account.
  • the acceleration can also be kept within certain comfort-related limits.
  • the card can alternatively or additionally contain the pressure p to be applied, which can be set by means of the tire pressure regulator 54 (when compressing by the front and rear wheels 40, 42) and / or the actuator 56 (when compressing by the compression tool 36), or associated default values for the tire pressure regulator 54 and / or the actuator 56.
  • step 114 The speed v and / or the pressure p to be achieved (or the associated setting of the tire pressure control 54 and / or the actuator 56) are set in step 114 (taking into account the mentioned secondary conditions for speed and acceleration, including a model-based control with a cost function can be used to take the constraints into account, s. EP 3 348 130 A1 and references cited there) are calculated in such a way that the compaction effect calculated in step 112 is achieved.
  • the map can contain the number of intended journeys by the compaction vehicle 28 along the respective compaction paths 30.
  • the default values for the speed v and / or the pressure p to be achieved can remain the same or vary for the same crossing path 30, ie they can be successively larger or smaller for successive journeys .
  • This can be planned in advance or as a reaction to a measurement of the compaction achieved. For example, when a certain crossing path 30 is covered for the first time, a relatively large compression effect can be selected initially and this can be reduced when the same crossing path 30 is covered for the second time (or vice versa).
  • the silage 16 is compacted by the compacting vehicle 28.
  • the latter is moved along the compacting paths 30, be it manually by the operator, who is given instructions by the control device 46 via the operator interface 48 on how to steer and how fast should drive, or automatically by corresponding activation of the steering and speed control device 52 by the control device 46.
  • the steering along the compression paths 30 is in particular based on the signals of the position determination system 60.
  • each of the compression paths 30 can be traveled several times or different compression paths 30 are first traveled one or more times one after the other in order not to bore the operator (if he is in the cabin 50 during the compression process).
  • step 116 the speed and / or the pressure along the particular compression path traveled is adapted locally to the values determined in step 114. That is, if the speed of the compaction vehicle 28 is more than a certain threshold value deviates from the setpoint value from step 114 for the respective position on the silo 10, the compaction vehicle 28 is accelerated or decelerated.
  • the actuator 56 and / or the tire pressure regulator 54 is commanded by the control device 46 directly or by an operator following appropriate instruction via the operator interface 48 to adapt the respective setting to the specification from step 114. Accordingly, in step 116 the silage 16 is compacted with a compacting effect that is variable along the compacting path 30.
  • step 118 the progress of the compaction is recorded in step 118.
  • the sensor 58 which detects the extent to which the layer of the silage 16 is gradually compressed along the compaction path 30.
  • These data can also be obtained by measuring the vertical height of the compaction vehicle 28 (above sea level) with the position determination system 60.
  • a density measurement produced with the sensor 58 can also take place in step 118.
  • the measurement of the change in thickness and / or density achieved can be omitted and the progress is determined on the basis of the number of traversing paths 30 and, if applicable, the associated work parameters during compaction (speed v and pressure p).
  • step 120 it is checked whether the desired compaction has been achieved for the entire silo 10. If the values of the sensor 58 and / or the vertical height of the compaction vehicle 28 are detected in step 118, this check can be carried out on the basis of a comparison of the density derived (i.e., measured) from the detected values with the target density from step 104. Alternatively (in particular if the measurement of the change in thickness and / or density achieved is no longer necessary) or in addition, a check is made in step 120 as to whether the number of passes determined in step 114 has been carried out for all compression paths 30. If the desired compression has already been achieved, the procedure is ended in step 122. A new layer of silage 16 can then be distributed on the silo 10 and step 100 can be started again, or if there is no longer any more harvested material to be harvested, the silage 10 is covered.
  • step 112 follows again.
  • the second, third, etc. call can update the site-specific compaction effect to include the compaction that has changed in the meantime of the silage 10 must be taken into account in a location-specific manner.
  • the compression effect to be applied is thus set to zero at sufficiently compacted points, and Compression paths 30, over the entire length of which sufficient compression has been achieved, are recorded as "finished” and are no longer taken into account or followed in the following steps 114 to 118.
  • step 112 it can also be analyzed whether the settings used in step 114 (speed and / or tire pressure and / or pressure of the compaction tool 36) have led to an expected result of the compaction, because the latter is (as long as the measurement of the achieved thickness and / or change in density is not omitted) known from step 118. If necessary, the compression effect can thus be corrected in step 112. In this case, it is a system with a closed feedback loop that reacts in a self-learning manner to the compression effect it has achieved.
  • the operator of the compaction vehicle 28 can be shown a map via the operator interface 48, in which the status of the compaction and / or the passes still to be carried out over the silo 10 are displayed.
  • the operator can leave it - at least for the duration of the compaction process. He (or any other person) can receive the card mentioned in this paragraph and / or any other data from the control device 46 on a stationary or mobile computer via a wireless connection with the control device 46, so that he is informed about the work progress.
  • the illustrated procedure of the local variation of the compaction effect along the compaction paths 30 offers the advantages that areas that have already been sufficiently compacted are not unnecessarily processed and that time and energy are thus saved.

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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Abstract

Ein Verfahren zur Verdichtung von Silage (16) sieht eine ortsabhängige Anpassung der Verdichtungswirkung eines Verdichtungsfahrzeugs (28) entlang eines Verdichtungswegs (30) durch eine elektronische Steuereinrichtung (46) vor.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verdichtung von Erntegut in einem Silo, sowie eine elektronische Steuereinheit zur Kontrolle eines Verdichtungsfahrzeugs und ein damit ausgestattetes Verdichtungsfahrzeug.
    • Stand der Technik
  • Silage ist eine Art von Futter, das aus grünblättrigen Pflanzen hergestellt wird, welche in einem Silo eingelagert und durch eine Versäuerung stabilisiert werden. Die Versäuerung erfolgt mittels einer Gärung. Die fertige Silage kann an Kühe, Schafe und andere Wiederkäuer verfüttert werden. Der Einlager- und Gärprozess wird als Silierung bezeichnet und erfolgt unter Verwendung kompletter Graspflanzen (nicht nur der Fruchtstände), wie Mais, Sorghum oder anderer Cerealien.
  • In einigen Ländern (z.B. Nordamerika, Australien, Nordwesteuropa und Neuseeland) ist es üblich, die Silage in großen Halden auf dem Boden abzulegen und mit einem Ackerschlepper zu überfahren, um die Luft herauszudrücken, und sie dann mit Plastikplanen abzudecken, die durch abgefahrene Reifen oder Reifenringwände fixiert werden. In anderen Ländern (z.B. Nordeuropa) werden zum Abladen der Silage so genannte Silobunker verwendet, die einen Boden und seitliche Wände aus Beton oder anderen Materialien (z.B. Eisenbahnschwellen) umfassen. Auch hier erfolgen eine Verdichtung und eine Abdichtung mit einer Plane, die durch Reifen fixiert wird.
  • In der Vergangenheit wurde die Gärung durch indigene Mikroorganismen durchgeführt; heutzutage hingegen wird die Silage mit Siliermitteln beaufschlagt, in welchen spezielle Mikroorganismen enthalten sind, um die Gärung zu beschleunigen oder die Silage zu verbessern. Siliermittel können eine oder mehrere Stämme von Milchsäurebakterien enthalten, üblicherweise Lactobacillus plantarum. Andere verwendete Bakterien umfassen die Sorten Lactobacillus buchneri, Enterococcus faecium und Pediococcus.
  • Die im Silo eingelagerte und abgedeckte Silage wird demnach einer anaeroben Gärung unterzogen, die etwa 48 Stunden nach der Befüllung des Silos beginnt, und in den Pflanzen enthaltenen Zucker in Säure umwandelt. Die Gärung ist nach etwa 2 Wochen im Wesentlichen beendet. Bevor die anaerobe Gärung beginnt, gibt es eine aerobe Phase, in welcher der in der Silage enthaltene Sauerstoff verbraucht wird. Die Packungsdichte des Futters bestimmt die Qualität der erhaltenen Silage, da sie über den Luftsauerstoffanteil die im Silo auftretenden chemischen Reaktionen beeinflusst.
  • Wenn das Futter gut verdichtet wird, ist der Vorrat an Sauerstoff begrenzt und die sich ergebende säurebasierte Vergärung bewirkt eine Zerlegung der vorhandenen Kohlenhydrate in Essig-, Butter und Milchsäure. Ein derartiges Silageprodukt wird als saure Silage bezeichnet. Wenn jedoch andererseits das Futter nicht gut verdichtet oder lose abgelegt wird oder das Silo erst nach und nach gefüllt wird, verläuft die Oxidation schneller und die Temperatur steigt an. In diesen Fällen kann der eindringende Sauerstoff der Luft zur Produktion von Ammoniak oder Buttersäure führen und die Silage kann im schlimmsten Fall vergiften und nicht mehr als Tierfutter verwendet werden. Falls der Gärprozess nicht sorgfältig durchgeführt und kontrolliert wird, nimmt somit die saure Silage durch übermäßige Produktion an Ammoniak oder Buttersäure (letztere ist für den Geruch ranziger Butter verantwortlich) einen unangenehmen Geruch an. Für die Herstellung von Silage hoher Qualität ist es demnach wichtig, das Futter hinreichend gut zu verdichten, um den nachteiligen Einfluss von Sauerstoffeinschlüssen zu vermeiden.
  • Im Stand der Technik wurde eine Automatisierung der Verdichtung vorgeschlagen. In der EP 3 403 487 A1 wird ein Verfahren zum Befüllen eines Silos mit Erntegut beschrieben, bei dem das Erntegut zunächst im Silo verteilt und sich zeitlich daran anschließend durch eine autonom arbeitende Maschine verdichtet wird. Letztere wird anhand der Höhe des aufgeschichteten Emteguts, der von ihr erzielten Verdichtung, und anhand der Trockenmasse, Schnittlänge und Feuchtigkeit des Ernteguts derart kontrolliert, dass eine gewünschte Verdichtung erzielt.
  • Auch in der EP 3 403 488 A1 wird eine automatische Verdichtung von Silage beschrieben. Dort wird ein zu erzielender Verdichtungsgrad in Abhängigkeit von einem Parameter der zur Verdichtung verwendeten Arbeitsmaschine, einem Parameter des Emteguts und der Anzahl der durchgeführten Verdichtungszyklen ermittelt und darauf basierend die Anzahl der noch durchzuführenden Verdichtungszyklen bestimmt. Diese Vorgehensweise kann auch ortsspezifisch, d.h. auf einzelne definierte Flächensegmente der zu verdichtenden Oberfläche bezogen, erfolgen. Es wird somit ein bestimmtes Flächensegment nicht mehr verdichtet, wenn die beabsichtigte Verdichtung erreicht ist, indem dann eine andere Bahn abgefahren wird.
    • Aufgabe
  • Bei den Vorgehensweisen nach EP 3 403 487 A1 und EP 3 403 488 A1 wird das Verdichtungsfahrzeug mit zeitlich konstanter Geschwindigkeit (abgesehen von Bewegungsrichtungsänderungen) und mit konstanter Verdichtungswirkung (Andruckkraft) über die Silage bewegt. Zur Anpassung an eine gewünschte Verdichtung wird allenfalls die Verdichtungszeit, d.h. die Anzahl der Vorgänge, bei denen das Verdichtungsfahrzeug über die Silage bewegt wird, variiert, welche in EP 3 403 488 A1 für unterschiedliche Bahnen zusätzlich noch unterschiedlich gewählt werden kann, abhängig von der erzielten Verdichtung.
  • In der Realität sind Silagehaufen jedoch nicht über ihre gesamte Fläche homogen, weder hinsichtlich der Höhe (üblicherweise ist sie in der Mitte am größten) noch hinsichtlich der Eigenschaften des Ernteguts. Die im Stand der Technik verwendete, zeitlich konstante Verdichtungswirkung der Verdichtungsmaschine hat somit zur Folge, dass einige Bereiche des Silos noch überfahren und verdichtet werden, obwohl das nicht mehr erforderlich wäre, weil andere Bereiche noch zu verdichten sind. Im Ergebnis wird somit mehr Energie und Arbeitszeit zur Verdichtung benötigt als erforderlich wäre.
  • Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, den erwähnten Nachteil zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren.
    • Lösung
  • Die vorliegende Erfindung wird durch die Patentansprüche definiert.
  • Ein Verfahren zur Verdichtung von Silage in einem Silo, beim dem ein unter Kontrolle durch eine elektronische Steuereinrichtung stehendes Verdichtungsfahrzeug die im Silo abgelegte Silage unter Ausübung einer Verdichtungswirkung entlang eines Verdichtungsweges überfährt, beinhaltet, dass die Verdichtungswirkung des Verdichtungsfahrzeugs entlang des Verdichtungsweges durch eine Einwirkung der Steuereinrichtung ortsabhängig variiert wird.
  • Mit anderen Worten wird die Verdichtungswirkung des Verdichtungsfahrzeugs auf seinem (in der Regel mehrmals - für eine im Vorab oder anhand der erzielten Verdichtung im Nachhinein festgelegte Anzahl an Überfahrten - abgefahrenen) Verdichtungsweg über die Silage beispielsweise abhängig von lokalen Eigenschaften der Silage ortsabhängig kontrolliert, um die Verdichtungswirkung an die lokalen Eigenschaften der Silage anzupassen. Auf diese Weise werden die eingangs erwähnten Nachteile vermieden.
  • Zur Variation der Verdichtungswirkung kann die Geschwindigkeit des Verdichtungsfahrzeugs und/oder der vom Verdichtungsfahrzeug auf die Silage ausgeübte Druck variiert werden. Der vom Verdichtungsfahrzeug ausgeübte Druck kann durch Verstellung des Reifendrucks des Verdichtungsfahrzeugs und/oder Verstellung der Auflagekraft eines Verdichtungswerkzeugs variiert werden, beispielsweise durch einen Aktor zur Verstellung der Position eines Unterlenkers oder der Länge eines Oberlenkers und/oder Unterlenkers einer Dreipunktkupplung.
  • Die Verdichtungswirkung kann anhand von Eigenschaften der Silage festgelegt werden. Anhand der Eigenschaften der Silage kann eine zu erzielende Dichte der Silage ermittelt und zur Bestimmung der zum Erreichen der zu erzielenden Dichte der Silage anzuwendenden Verdichtungswirkung verwendet werden. Zur Festlegung der Verdichtungswirkung kann eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften der Silage verwendet werden: ortsspezifische Dicke der Schicht der zu verdichtenden Silage, Feuchtigkeit der Silage, Art der in der Silage enthaltenen Pflanzen und ihre Schnittlänge.
  • Die erzielte Verdichtung der Silage kann erfasst und zur Kontrolle der Verdichtungswirkung genutzt werden, sei es im Sinne einer Beendigung der Verdichtung, wenn die gewünschte Verdichtungswirkung erzielt wird, oder zur Veränderung der Verdichtungswirkung abhängig von der erzielten Verdichtung. Bei einer anderen Ausführungsform, die ohne Rückkopplung der erzielten Verdichtung an die Steuereinrichtung auskommt, wird die Verdichtungswirkung im Vornherein festgelegt und nicht durch Messung der erzielten Verdichtung überprüft. Ohne Rückkopplung durch Messung der Verdichtung erfolgt eine Abschätzung der erzielten Verdichtung auf Basis der ortsabhängig bereits aufgebrachten Verdichtungsleistung und des ortsabhängig vorliegenden Materials (Schichtdicke, Feuchte, Schnittlänge).
  • Die Steuereinheit kann die Verdichtungswirkung direkt und/oder über eine Bedienerschnittstelle kontrollieren.
  • Eine elektronische Steuereinrichtung zur Kontrolle eines Verdichtungsfahrzeugs zur Verdichtung von Silage in einem Silo, welches eingerichtet ist, die im Silo abgelegte Silage unter Kontrolle durch die elektronische Steuereinrichtung unter Ausübung einer Verdichtungswirkung entlang eines Verdichtungsweges zu überfahren, kann konfiguriert sein, die Verdichtungswirkung des Verdichtungsfahrzeugs entlang des Verdichtungsweges ortsabhängig zu variieren.
    • Ausführungsbeispiel
  • In den Figuren wird eine Ausführungsform der Erfindung gezeigt, die im Folgenden näher erläutert wird. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine Draufsicht auf ein Silo mit einem dort arbeitenden Verdichtungsfahrzeug,
    Fig.2
    eine seitliche Ansicht des Silos der Figur 1 sowie einer Erntekette, und
    Fig. 3
    ein Flussdiagramm, nach dem eine Steuereinrichtung des Verdichtungsfahrzeugs arbeitet.
  • In der Figur 1 ist ein Silo 10 in Form eines so genannten Silobunkers gezeigt. Das Silo umfasst einen Boden 12 und seitliche Wände 14, die üblicherweise sämtlich aus Beton hergestellt sind. Das Silo 10 ist als Fahrsilo ausgeführt, in welches zerkleinerte Grünpflanzen eingebracht, verteilt und verdichtet werden, wie im Stand der Technik an sich bekannt ( EP 3 403 487 A1 , EP 3 403 488 A1 , deren gesamte Offenbarung durch Verweis mit in die vorliegenden Unterlagen aufgenommen wird), und ist daher nach links und rechts hin offen. Die Grünpflanzen können mittels einer Erntekette 20 geerntet werden, die aus einem Erntefahrzeug 22 in Form eines Feldhäckslers und einen Zugfahrzeug 24 mit Anhänger 26 besteht, wie in der Figur 2 schematisch dargestellt. Das Erntegut wird vom Anhänger 26 direkt auf das Silo 10 abgegeben oder zunächst in dessen Nähe auf einem Haufen abgelegt und durch ein geeignetes Fahrzeug oder andere Mittel auf dem Silo 10 verteilt.
  • Eine andere, nicht zeichnerisch dargestellte Ausführungsform einer Erntekette, die sich insbesondere zur Grasernte eignet, kann einen Ackerschlepper und einem davon gezogenen Ladewagen umfassen. Das Erntegut wird anschließend durch ein Verdichtungsfahrzeug 28 verdichtet, das entlang von Überfahrtwegen 30 über das Silo 10 bewegt wird. In der Figur 1 wird davon ausgegangen, dass das Verdichtungsfahrzeug 28 ein relativ breites Verdichtungsgerät 36 (s. Figur 2) bewegt, welches eine relativ große Arbeitsbreite aufweist, sodass dort nur drei Überfahrtwege 30 eingezeichnet sind. Finder kein Verdichtungsgerät 36 Verwendung, sondern erfolgt die Verdichtung nur durch die Räder 40, 42 des Verdichtungsfahrzeugs 28, sind selbstverständlich wesentlich mehr Überfahrtwege 30 zurückzulegen.
  • Die im Folgenden als Silage 16 bezeichneten, zerkleinerten Grünpflanzen können bei der Ernte oder während des oder nach dem Einlagern mit einem Siliermittel beaufschlagt werden, um die Vergärung zu verbessern. Zudem wird die Silage 16 nach dem Verdichten nach oben und zu den offenen Seiten des Silos 10 hin mit einer Folie abgedeckt, um sie gegen den Sauerstoff der umgebenden Luft abzuschirmen.
  • Das Verdichtungsfahrzeug 28 ist in der Figur 2 detaillierter dargestellt. Es setzt sich aus einem Ackerschlepper 32 und einem an seiner Dreipunktkupplung 34 angebrachten Verdichtungsgerät 36 in Form einer Walze zusammen. Das Verdichtungsgerät 36 könnte auch entfallen bzw. durch ein Ballastgewicht ersetzt werden. Die Verdichtung erfolgt in diesem Fall durch die Räder 40, 42 des Verdichtungsfahrzeugs 28. Als Verdichtungsfahrzeug 28 könnte anstelle eines Ackerschleppers 32 auch eine Straßenwalze oder ein beliebiges anderes Fahrzeug, z.B. eine Pistenraupe, verwendet werden.
  • Der Ackerschlepper 32 umfasst ein tragendes Gestell 38, das sich auf lenkbaren Vorderrädern 40 und antreibbaren Hinterrädern 42 abstützt, die mit der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors 44 in drehmomentschlüssiger Antriebsverbindung stehen. Eine elektronische Steuereinrichtung 46 (deren Rechenleistung auch ausgelagert werden könnte, sei es auf einen beabstandeten, stationären oder als Mobilgerät ausgeführten Rechner, z.B. des Bedieners, oder die Cloud) ist mit einer Bedienerschnittstelle 48 verbunden, die dem Arbeitsplatz eines Bedieners in einer Kabine 50 zugeordnet ist. Die Steuereinrichtung 14 ist weiterhin mit einer selbsttätigen Lenk- und Geschwindigkeitskontrolleinrichtung 52, einer Reifendruckregelung 54 und einem Aktor 56 (Kraftheber) zur Verstellung der Position des Unterlenkers der Dreipunktkupplung 34 signalübertragend verbunden und ist konfiguriert, diese selbststätig zu kontrollieren. Durch den Aktor 56 kann die Andruckkraft des Verdichtungsgeräts 36 variiert und letzteres ausgehoben werden.
  • Das Verdichtungsfahrzeug 28 wird beim Einlagern der Silage 16 zwecks deren Verdichtung entlang der Überfahrtwege 30 bewegt, d.h. parallel zu den Seitenwänden 14 des Silos 10 hin- und hergefahren, wobei ein Überfahrtweg 30 abgefahren wird, bis die auf dem jeweiligen Überfahrtweg 30 liegende Silage 16 hinreichend verdichtet ist und dann ein weiterer Überfahrtweg 30 abgefahren. Es wäre auch denkbar, nacheinander alle Überfahrtwege 30 ein- oder mehrmals abzufahren, bis auf einem und schließlich allen der Überfahrtwege 30 die gewünschte Verdichtung erreicht ist. Insbesondere, wenn kein Verdichtungsgerät 36 an das Verdichtungsfahrzeug 28 angeschlossen ist, findet die Verdichtung entlang weiterer Überfahrtwege 30 als in der Figur 1 gezeigt statt. Auch muss das Verdichtungsgerät 36 nicht über seine gesamte Breite gleichmäßig und gleichzeitig verdichten, was dazu führt, dass (gegenüber der in Figur 1 gezeigten Situation) zusätzliche Überfahrtwege 30 zurückzulegen sind, um im Ergebnis die gewünschte Verdichtungswirkung für die gesamte Silage 16 zu erzielen. Anschließend wird eine Schicht mit neuer Silage 16 aufgebracht und wieder verdichtet, bis das Silo 10 gefüllt ist. Bei einer anderen Vorgehensweise wäre es jedoch auch möglich, das Silo 10 in horizontaler Richtung nach und nach zu befüllen und erst dann zu verdichten, wenn es gefüllt ist. Auch eine Kombination der beiden Vorgehensweisen ist denkbar.
  • Es wird nun auf die Figur 3 verwiesen, in der die Vorgehensweise der Steuereinrichtung 46 des Verdichtungsfahrzeugs 28 beim Verdichten detailliert dargestellt ist.
  • Nach dem Start im Schritt 100 folgt der Schritt 102, in welchem Materialdaten erfasst und der elektronischen, mit einem Speicher und einem Prozessor ausgestatteten Steuereinrichtung 46 zugeführt werden. Die Materialdaten betreffen Eigenschaften der Silage 16, die durch Sensoren an Bord des Erntefahrzeugs 22 gesammelt werden können. Bei den Eigenschaften handelt es sich insbesondere um die Feuchtigkeit (die beispielsweise mit einem Nahinfrarotspektrometer gemessen werden kann, s. DE 199 22 867 A1 ), einen vorgegebenen Soll- oder gemessenen Istwert der Schnittlänge und die von einem Bediener des Erntefahrzeugs 22 oder des Verdichtungsfahrzeugs 28 eingegebenen oder selbsttätig erkannten Art des Emteguts (z.B. ob es sich um Mais (Ganzpflanzensilage oder Fruchtstände) oder Gras handelt), und um die Masse oder das Volumen einer Füllung des Anhängers 26, die seitens des Emtefahrzeugs 22 anhand des hochintegrierten Durchsatzes oder seitens des Anhängers 26 durch Wägung ermittelt werden können. Die seitens des Emtefahrzeugs 22 erfassten Daten können drahtlos (z.B. über eine Mobilfunkverbindung) oder über einen dem Zugfahrzeug 24 oder Anhänger 26 zugeordneten Speicher auf die Steuereinrichtung 46 übertragen werden, z.B. über Nahfeldkommunikation oder ein RFID-Protokoll. Üblicherweise werden hier Durchschnittswerte der Feuchtigkeit und der Schnittlänge verwendet. Falls einer der Messwerte einer unerwarteten Variation unterliegen sollte, kann auf übliche Vorgehensweisen zur Korrektur zurückgegriffen werden, z.B. indem Ausreißer ignoriert werden. Die Materialdaten, vor allem hinsichtlich der Feuchtigkeit, könnten evtl. auch mit einem entsprechenden Sensor am Verdichtungsfahrzeug 28 gemessen werden, der zusätzlich zum Sensor 58 dort vorgesehen sein kann, oder es erfolgt eine händische Messung durch eine Bedienperson mit einem geeigneten Sensor, dessen Messwert der Steuereinrichtung 46 zugeführt wird.
  • Im Schritt 104 wird durch die Steuereinrichtung 46 anhand der Materialdaten eine durch das Verdichtungsfahrzeug 28 am Ende des Verdichtungsvorgangs zu erzielende Dichte der Silage 16 berechnet. Hierbei kann ins besondere eine so genannte Trockenmassendichte berechnet werden, d.h. die Menge der Trockenmasse der Silage 16 (gemessen in Gewichts- oder Masseneinheiten wie N oder kg) bezogen auf (geteilt durch) das zugehörige Volumen der Silage 16.
  • Im Schritt 106 werden Daten hinsichtlich des Ackerschleppers 28 aus dem Speicher der Steuereinrichtung 46 ausgelesen. Diese Daten betreffen physische Eigenschaften des als Ackerschlepper 32 ausgeführten Verdichtungsfahrzeugs 28, wie Masse, Reifengröße und den von der Reifendruckregelung 54 einstellbaren Druckbereich in den Reifen der Vorder- und Hinterräder 40, 42, und - wenn ein Verdichtungsgerät 36 vorhanden ist - Daten des Verdichtungsgeräts (Masse und Abmessungen).
  • Im Schritt 110 wird die Dicke (vertikale Abmessung) der zu verdichtenden Schicht der Silage 16 evaluiert. Hierzu kann auf Daten zurückgegriffen werden, die während der Verteilung der Silage 16 im Silo 10 gewonnen wurden, d.h. auf Einstell- oder Messdaten einer Verteilmaschine, die die Silage 16 verteilt hat, z.B. hinsichtlich der Höhe eines Schiebeschilds, mit dem die Silage 16 über das Silo geschoben und verteilt wird. Alternativ oder zusätzlich kann eine Messung der Dicke der zu verdichtenden Schicht der Silage 16 durch einen geeigneten Sensor 58 des Verdichtungsfahrzeugs 28 erfolgen, der beispielsweise mit Radarwellen arbeitet. Anhand seiner bekannten, eigenen Position und einer laufzeitbasierten Messung des Abstands zu der Stelle, an der die abgestrahlten Wellen durch eine untere, bereits verdichtete Schicht oder (falls noch keine verdichtete Schicht vorhanden sein sollte) vom Boden 12 reflektiert werden, kann der Sensor 58 die Dicke der Schicht erkennen. Dieser Sensor 58 kann alternativ oder zusätzlich auch die Dichte der Silage 16 erfassen. Der Sensor 58 kann, wie in der Figur 2 gezeigt, an der Vorderseite des Verdichtungsfahrzeugs 28 angebracht sein, oder an einer beliebigen anderen Stelle, oder an einem anderen Fahrzeug oder er wird von Hand gehalten, um die Dicke und/oder Dichte der zu vermessenden Schicht zu erfassen. Diese Daten werden ortsspezifisch erfasst, wozu auf ein satellitengestütztes Positionsbestimmungssystem 60 zurückgegriffen werden kann.
  • Man könnte alternativ oder zusätzlich zur beschriebenen Vorgehensweise die Schichtdicke mit einer am Verdichtungsfahrzeug 28 befestigen Stereokamera erfassen, und/oder es könnten auch mehrere ortsfeste Kameras das Silo ansehen, indem die Kamera fortlaufend (auch beim Verdichten) die Höhe der Oberfläche relativ zu ortsfesten Punkten abtastet, dann wieder beim Verteilen abtastet und die Differenz gebildet wird. Weiterhin wäre möglich, die Schichtdicke mit einem Positionsbestimmungssystem wie GPS zu machen, das auch die Höhe des Verdichtungsfahrzeugs 28 erfasst, um in Verbindung mit der erfassten Höhe eines beim Verteilen der Silage 16 verwendeten Schiebeschilds oder dergleichen die Dicke der Silageschicht zu messen.
  • Die Ergebnisse der Schritte 104, 106 und 110 werden im Schritt 108 verarbeitet, um dort einen zur zu erzielenden Verdichtung des Ernteguts geeigneten Reifendruck für die Vorder- und Hinterräder 40, 42 zu bestimmen und/oder- falls ein Verdichtungsgerät 36 vorhanden ist, was durch Bedienereingabe in die Bedienerschnittstelle 48 oder eine selbsttätige Erkennung des Verdichtungsgeräts 36, sei es durch eine Kamera oder eine elektronische Identifizierung des Verdichtungsgeräts 36 z.B. über ein Bussystem oder eine drahtlose Übermittlung (z.B. RFID o.ä.) erkennbar ist - eine angemessene Andruckkraft für das Verdichtungsgerät 36 festzulegen, die zur Einstellung des Aktors 56 dient. Hierzu müsste der Aktor 56 doppeltwirkend ausgeführt sein, um es zu ermöglichen, die Unterlenker nach unten zu ziehen. Alternativ oder zusätzlich könnte man den Oberlenker der Dreipunktkupplung als Aktor 56 ausführen, um mit dem Oberlenker das Verdichtungsgerät 36 nach unten drücken zu können. Dabei würden die Hinterräder 42 entlastet und die Anpresskraft des Verdichtungsgeräts 36 vergrößert, wenn der Oberlenker durch den Aktor 56 verlängert wird. Analog könnte man auch mit den Unterlenkern vorgehen, um durch den Aktor 56 ihre Länge und somit die Anpresskraft des Verdichtungsgeräts 36 zu variieren.
  • Der Reifendruck wird primär für den Fall festgelegt, dass kein Verdichtungsgerät 36 vorhanden sein sollte, d.h. die Verdichtung der Silage 16 nur durch die Vorder- und Hinterräder 40, 42 erfolgt.
  • Im Schritt 108 kann insbesondere anhand der zu erzielenden Trockenmassendichte (Schritt 104) und des Maximalwerts der im Schritt 110 erfassten Dicke der jeweils zu verdichtenden Schicht ein ermittelt werden, welcher Druck zumindest aufzubringen ist. Sollte anhand der Daten des Verdichtungsfahrzeugs 28 erkennbar sein, dass dieser Druck nicht erzielbar ist, kann über die Bedienerschnittstelle 48 eine Warnung an den Bediener gegeben werden. Es könnte in diesem Fall auch ein Ballastierungsvorschlag an den Bediener des Verdichtungsfahrzeugs 28 gegeben werden (s. EP 3 384 746 A1 , deren komplette Offenbarung durch Verweis mit in die vorliegenden Unterlagen aufgenommen wird), damit er ein geeignetes Ballastgewicht an einer hinteren und/oder vorderen Schnittstelle des Ackerschleppers 32 anbringen kann.
  • Basierend auf den Ergebnissen der Schritte 104 und 110 wird im Schritt 112 eine zu erzielende Verdichtungswirkung als Funktion des Ortes auf dem Silo 10 berechnet. Diese hängt u.a. von der lokalen Dicke der zu verdichtenden Schicht (aus Schritt 110 bekannt) und von der zu erzielenden Dichte (aus Schritt 104 bekannt) und ggf. von der gemessenen Dichte der zu verdichtenden Schicht ab. Es wird somit im Schritt 112 festgelegt, in welchem Maße (d.h. mit welcher Verdichtungswirkung) die Silage 16 ortsspezifisch zu verdichten ist, d.h. welcher Druck wie lange auf die unterschiedlichen Stellen des Silos 10 auszuüben ist. Es kann im Schritt 112 auch berücksichtigt werden, wie dick die unter der zu verdichtenden Schicht der Silage 16 liegende ältere, bereits verdichtete Schicht ist und in welchem Maße diese verdichtet wurde. Die horizontale Auflösung der im Schritt 112 berechneten Verdichtungswirkung kann an die Größe des zur Verdichtung der Silage 16 dienenden Mittel angepasst werden und ist somit bei einer nur durch die Vorder- und Hinterräder 40, 42 erfolgenden Verdichtung größer als bei Verdichtung durch das Verdichtungswerkzeug 36. Insbesondere wird die Verdichtungswirkung mit geeigneter horizontaler Auflösung in Vorwärts- und Querrichtung entlang der Verdichtungswege 30 bestimmt, die in an sich bekannter Weise bei bekannten Abmessungen des Verdichtungsfahrzeugs 28 bzw. Verdichtungsgeräts 36 und des Silos 10 vorplanbar sind. Die Abmessungen des Silos 10 und dessen Lage können manuell eingegeben, aus einer Karte ausgelesen oder durch Befahren mit gleichzeitiger Positionserfassung ermittelt werden.
  • Zudem kann im Schritt 112 berücksichtigt werden, welche Form die Silage 16 letztendlich haben soll, d.h. welche Neigung die Endbereiche der Silage 16 im Silo 10 und deren Mitte in Quer- und/oder Längsrichtung haben sollen. Diese Werte können anfangs über die Bedienerschnittstelle 48 eingegeben werden. Diese Werte können auch schon bei der Verteilung der Silage 16 berücksichtigt werden und vom Verteilfahrzeug an das Verdichtungsfahrzeug 28 elektronisch übermittelt werden.
  • Im folgenden Schritt 114 erstellt die Steuereinrichtung 46 unter Verwendung der im Schritt 112 berechneten, ortsspezifischen Verdichtungswirkung eine Karte, in der für das Silo 10 ortsspezifisch eingetragen wird, mit welcher Geschwindigkeit v das Verdichtungsfahrzeug 28 sich bewegen soll. Hierbei werden fest vorgegebene oder durch den Bediener über die Bedienerschnittstelle 48 einstellbare Grenzen der Geschwindigkeit berücksichtigt. Insbesondere wenn während des Verdichtungsvorgangs ein Bediener in der Kabine 50 sein sollte, kann zudem die Beschleunigung innerhalb bestimmter, komfortbedingter Grenzen gehalten werden. Die Karte kann alternativ oder zusätzlich den anzuwendenden Druck p enthalten, der mittels der Reifendruckregelung 54 (bei Verdichtung durch die Vorder- und Hinterräder 40, 42) und/oder des Aktors 56 (bei Verdichtung durch das Verdichtungswerkzeug 36) einstellbar ist, bzw. zugehörige Vorgabewerte für die Reifendruckregelung 54 und/oder den Aktor 56. Die Geschwindigkeit v und/oder der zu erzielende Druck p (bzw. die zugehörige Einstellung der Reifendruckregelung 54 und/oder des Aktors 56) werden im Schritt 114 (unter Berücksichtigung der erwähnten Nebenbedingungen für Geschwindigkeit und Beschleunigung, wozu eine modellbasierte Kontrolle mit einer Kostenfunktion zur Berücksichtigung der Nebenbedingungen zur Anwendung kommen kann, s. EP 3 348 130 A1 und dort zitierte Referenzen) derart berechnet, dass die im Schritt 112 berechnete Verdichtungswirkung erzielt wird. Zudem kann die Karte die Anzahl der beabsichtigten Überfahrten des Verdichtungsfahrzeugs 28 entlang der jeweiligen Verdichtungswege 30 enthalten.
  • Hierbei können die Vorgabewerte für die Geschwindigkeit v und/oder den zu erzielende Druck p (bzw. die zugehörige Einstellung der Reifendruckregelung 54 und/oder des Aktors 56) für denselben Überfahrtweg 30 gleichbleiben oder variieren, d.h. für aufeinander folgende Überfahrten sukzessive größer oder kleiner werden. Das kann im vorab schon so geplant werden oder als Reaktion auf eine Messung der erzielten Verdichtung erfolgen. Beispielsweise kann bei einem ersten Zurücklegen eines bestimmten Überfahrtweges 30 zunächst eine relativ große Verdichtungswirkung gewählt werden und diese beim zweiten Zurücklegen desselben Überfahrtweges 30 vermindert werden (oder umgekehrt).
  • Im folgenden Schritt 116 erfolgt die Verdichtung der Silage 16 durch das Verdichtungsfahrzeug 28. Letzteres wird entlang der Verdichtungswege 30 bewegt, sei es manuell durch den Bediener, dem von der Steuereinrichtung 46 über die Bedienerschnittstelle 48 Hinweise gegeben werden, wie er lenken und wie schnell er fahren soll, oder selbsttätig durch entsprechende Ansteuerung der Lenk- und Geschwindigkeitskontrolleinrichtung 52 durch die Steuereinrichtung 46. Die Lenkung entlang der Verdichtungswege 30 erfolgt insbesondere anhand der Signale des Positionsbestimmungssystems 60. Im Schritt 116 kann, wie oben beschrieben, jeder der Verdichtungswege 30 mehrfach abgefahren werden oder es werden zunächst nacheinander unterschiedliche Verdichtungswege 30 einmal oder mehrmals abgefahren, um den Bediener (insofern er sich während des Verdichtungsvorgangs in der Kabine 50 befindet) nicht zu langweilen. Im Schritt 116 wird die Geschwindigkeit und/oder der Druck entlang des jeweils abgefahrenen Verdichtungsweges lokal an die im Schritt 114 bestimmten Werte angepasst. D.h. wenn die Geschwindigkeit des Verdichtungsfahrzeugs 28 mehr als ein bestimmter Schwellenwert von dem Sollwert aus Schritt 114 für die jeweilige Position auf dem Silo 10 abweicht, wird das Verdichtungsfahrzeug 28 beschleunigt oder verzögert. Analog wird der Aktor 56 und/oder die Reifendruckregelung 54 durch die Steuereinrichtung 46 direkt oder durch einen Bediener nach entsprechender Anweisung über die Bedienerschnittstelle 48 kommandiert, die jeweilige Einstellung an die Vorgabe aus Schritt 114 anzupassen. Im Schritt 116 erfolgt demnach die Verdichtung der Silage 16 mit einer entlang des Verdichtungswegs 30 variablen Verdichtungswirkung.
  • Während der Verdichtung (Schritt 116) wird im Schritt 118 der Fortschritt der Verdichtung erfasst. Hierzu kann auf den Sensor 58 zurückgegriffen werden, der erfasst, in welchem Maße die Schicht der Silage 16 entlang des Verdichtungsweges 30 nach und nach komprimiert wird. Diese Daten können auch durch eine Messung der vertikalen Höhe des Verdichtungsfahrzeugs 28 (über Meereshöhe) mit dem Positionsbestimmungssystem 60 erfolgen. Auch eine mit dem Sensor 58 erstellte Dichtemessung kann im Schritt 118 erfolgen. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Messung der erzielten Dicken- und/oder Dichtenänderung entfallen und der Fortschritt wird anhand der Zahl der zurückgelegten Überfahrtwege 30 und ggf. der zugehörigen Arbeitsparameter bei der Verdichtung (Geschwindigkeit v und Druck p) ermittelt.
  • Im folgenden Schritt 120 wird geprüft, ob die gewünschte Verdichtung für das gesamte Silo 10 erzielt worden ist. Diese Prüfung kann, wenn im Schritt 118 die Werte des Sensors 58 und/oder die vertikale Höhe des Verdichtungsfahrzeugs 28 erfasst werden, anhand eines Vergleichs der aus den erfassten Werten abgeleiteten (d.h. gemessenen) Dichte mit der Solldichte aus Schritt 104 erfolgen. Alternativ (insbesondere bei Wegfall der Messung der erzielten Dicken- und/oder Dichtenänderung) oder zusätzlich wird im Schritt 120 geprüft, ob die im Schritt 114 bestimmte Anzahl der Überfahrten für alle Verdichtungswege 30 durchgeführt wurde. Sollte die gewünschte Verdichtung schon erzielt worden sein, wird das Vorgehen im Schritt 122 beendet. Anschließend kann dann eine neue Schicht an Silage 16 auf dem Silo 10 verteilt und wieder mit dem Schritt 100 begonnen werden oder wenn kein Erntegut mehr aufzubringen ist, wird die Silage 10 abgedeckt.
  • Falls sich im Schritt 120 ergibt, dass die gewünschte Verdichtung noch nicht für das gesamte Silo erzielt ist, folgt wieder der Schritt 112. In diesem Schritt 112 kann beim zweiten, dritten etc. Aufrufen die ortsspezifisch anzuwendende Verdichtungswirkung aktualisiert werden, um die inzwischen geänderte Verdichtung der Silage 10 ortsspezifisch zu berücksichtigen. An hinreichend verdichteten Stellen wird somit die anzuwendende Verdichtungswirkung auf null gesetzt, und Verdichtungswege 30, über deren gesamte Länge eine hinreichende Verdichtung erzielt wurde, werden als "fertig" verzeichnet und in den folgenden Schritten 114 bis 118 nicht mehr berücksichtigt bzw. abgefahren.
  • Im Schritt 112 kann weiterhin analysiert werden, ob die im Schritt 114 verwendeten Einstellungen (Geschwindigkeit und/oder Reifendruck und/oder Andruckkraft des Verdichtungswerkzeugs 36) zu einem erwarteten Ergebnis der Verdichtung geführt haben, denn letzteres ist (solange die Messung der erzielten Dicken- und/oder Dichtenänderung nicht entfällt) aus dem Schritt 118 bekannt. Nötigenfalls kann somit im Schritt 112 eine Korrektur der Verdichtungswirkung erfolgen. Es handelt sich in diesem Fall um ein System mit geschlossener Rückkopplungsschleife, das in selbstlernender Weise auf die von ihm erzielte Verdichtungswirkung reagiert.
  • Während der Durchführung der Verdichtung kann dem Bediener des Verdichtungsfahrzeugs 28 über die Bedienerschnittstelle 48 eine Karte angezeigt werden, in welcher der Status der Verdichtung und/oder die noch durchzuführenden Überfahrten über das Silo 10 angezeigt werden. Bei einer Automatisierung des Verdichtungswerkzeugs 28 kann der Bediener dieses - zumindest für die Zeit des Verdichtungsvorganges - verlassen. Er (oder eine beliebige andere Person) kann über eine drahtlose Verbindung mit der Steuereinrichtung 46 die in diesem Absatz erwähnte Karte und/oder beliebige andere Daten von der Steuereinrichtung 46 auf einem stationären oder mobilen Rechner erhalten, damit er über den Arbeitsfortschritt informiert wird.
  • Im Ergebnis bietet die dargestellte Vorgehensweise der lokalen Variation der Verdichtungswirkung entlang der Verdichtungswege 30 die Vorteile, dass bereits hinreichend verdichtete Stellen nicht unnötig bearbeitet werden und dass somit eine Zeit- und Energieersparnis eintritt.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Verdichtung von Silage (16) in einem Silo (10), beim dem ein unter Kontrolle durch eine elektronische Steuereinrichtung (46) stehendes Verdichtungsfahrzeug (28) die im Silo (10) abgelegte Silage (16) unter Ausübung einer Verdichtungswirkung entlang eines Verdichtungsweges (30) überfährt, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichtungswirkung des Verdichtungsfahrzeugs (28) entlang des Verdichtungsweges (30) durch eine Einwirkung der Steuereinrichtung (46) ortsabhängig variiert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zur Variation der Verdichtungswirkung die Geschwindigkeit des Verdichtungsfahrzeugs (28) und/oder der vom Verdichtungsfahrzeug ausgeübte Druck variiert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der vom Verdichtungsfahrzeug (28) ausgeübte Druck durch Verstellung des Reifendrucks des Verdichtungsfahrzeugs (28) und/oder Verstellung der Auflagekraft eines Verdichtungswerkzeugs (36), beispielsweise durch einen Aktor (56) zur Verstellung der Position eines Unterlenkers oder der Länge eines Oberlenkers und/oder Unterlenkers einer Dreipunktkupplung, variiert wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Verdichtungswirkung anhand von Eigenschaften der Silage (16) festgelegt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei anhand der Eigenschaften der Silage (16) eine zu erzielende Dichte der Silage (16) ermittelt und zur Bestimmung der zum Erreichen der zu erzielenden Dichte der Silage (16) anzuwendenden Verdichtungswirkung verwendet wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei zur Festlegung der Verdichtungswirkung eine oder mehrere folgender Eigenschaften der Silage (16) verwendet werden: ortsspezifische Dicke der Schicht der zu verdichtenden Silage (16), Feuchtigkeit der Silage (16), Art der in der Silage (16) enthaltenen Pflanzen, und die Schnittlänge der Silage (16).
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erzielte Verdichtung der Silage (16) erfasst und zur Kontrolle der Verdichtungswirkung genutzt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (46) die Verdichtungswirkung direkt und/oder über eine Bedienerschnittstelle (48) kontrolliert.
  9. Elektronische Steuereinrichtung (46) zur Kontrolle eines Verdichtungsfahrzeugs (28) zur Verdichtung von Silage (16) in einem Silo (10), welches eingerichtet ist, die im Silo (10) abgelegte Silage (16) unter Kontrolle durch die elektronische Steuereinrichtung (46) unter Ausübung einer Verdichtungswirkung entlang eines Verdichtungsweges (30) zu überfahren, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinrichtung (46) konfiguriert ist, die Verdichtungswirkung des Verdichtungsfahrzeugs (28) entlang des Verdichtungsweges (30) ortsabhängig zu variieren.
  10. Verdichtungsfahrzeug (28) mit einer Steuereinrichtung (46) nach Anspruch 9.
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